作为用途最为广泛的工程机械之一,挖掘机在各工程领域起到的作用越来越重要。随着科技的进步,人们对其经济性、节能环保性、安全性以及工作的精准性等各方面的要求也越来越高,于是液压挖掘机不断地向着智能化、机器人化的方向发展。而在智能化的挖掘机器人研究中,决定其实际工作能力的关键是其规划和控制技术。本文基于NURBS曲线,对挖掘机器人轨迹规划方法进行研究,主要工作内容如下:1.采用D-H法对挖掘机器人的工作装置进行运动学建模,对其位置级的正、逆运动学方程进行推导,实现关节空间变量和铲斗位姿空间变量之间的转换。为轨迹规划建立基础,从几何的角度描述挖掘机器人工作装置的运动规律及各杆件之间运动关系。2.对NURBS曲线进行深入研究,递推5次NURBS曲线的基函数表达式,并引入其始末端点的一、二阶导矢,提出一种在已知必须经过的一组数据点的前提下,采用矩阵方程求解5次NURBS曲线全部控制顶点的方法。为本文提出的两种基于NURBS曲线的轨迹规划方法提供数学基础。3.针对对铲斗齿尖轮廓无精度要求的一般挖掘工况,基于NURBS曲线,本文提出一种保证各关节经过一组预设点的多节点轨迹规划新方法。该方法中,各关节位置的插值采用5次NURBS曲线,并创新性地采用复合形法对其节点矢量进行智能优化,使得规划出的轨迹曲线时间最优。4.针对要求铲斗齿尖按照特定轮廓运动的工况,本文基于NURBS曲线提出一种连续轨迹规划方法。通过仿真试验,验证本文所提出的两方法的可行性和有效性。各关节在执行任务时,各运动学参数均在物理约束的限制范围内,其运动在快速平稳的同时,满足不同种类工况的相对应要求。5.对课题组的小型液压挖掘机进行改装优化,进行上位机软件平台设计,在上位机上实现轨迹规划、信息传递、实时监控和结果分析功能。使之成为集机电和液压为一体的信息化试验平台。在对本文提出的两种轨迹规划方法分别进行实验验证的同时,也验证了试验台的自身功能。